空間環(huán)境建模與可視化仿真技術(shù)

第1章 緒論

1.1 引言

1.2 空間及空間環(huán)境

1.2.1 高層中性大氣

1.2.2 電離層等離子體

1.2.3 地球磁場

1.2.4 地球輻射帶

1.2.5 空間碎片與微流星體

1.2.6 空間環(huán)境研究現(xiàn)狀與趨勢

1.3 分布式交互仿真

1.3.1 分布式交互仿真發(fā)展歷程

1.3.2 分布式交互仿真發(fā)展趨勢

1.4 航天可視化仿真

1.4.1 科學(xué)計算可視化

1.4.2 可視化仿真技術(shù)

1.4.3 航天可視化仿真技術(shù)

1.5 空間環(huán)境可視化仿真

第2章 空間環(huán)境探測

2.1 引言

2.2 空間環(huán)境探測

2.3 高層中性大氣探測

2.4 電離層等離子體探測

2.5 地磁場探測

2.6 地球輻射帶探測

2.7 空間碎片和微流星體探測

2.7.1 空間碎片的分類

2.7.2 空間碎片的地基觀測

2.7.3 空間碎片的天基觀測

第3章 空間環(huán)境仿真相關(guān)理論基礎(chǔ)

3.1 引言

3.2 數(shù)字地球與數(shù)字空間

3.2.1 數(shù)字地球

3.2.2 數(shù)字空間

3.3 空間環(huán)境信息系統(tǒng)

3.3.1 相關(guān)研究回顧

3.3.2 多維動態(tài)空間環(huán)境模型

3.3.3 空間環(huán)境信息系統(tǒng)的概念

3.3.4 空間環(huán)境信息系統(tǒng)的研究對象

3.3.5 基于CIS的空間環(huán)境信息系統(tǒng)分析

3.4 空間環(huán)境信息的時空語義

3.4.1 空間坐標(biāo)系

3.4.2 時間基準(zhǔn)系統(tǒng)

3.5 空間環(huán)境數(shù)據(jù)庫

3.5.1 靜態(tài)空間自然環(huán)境數(shù)據(jù)庫

3.5.2 日地天體活動指數(shù)數(shù)據(jù)庫

3.5.3 空間目標(biāo)數(shù)據(jù)庫

3.5.4 空間自然環(huán)境及其效應(yīng)模型數(shù)據(jù)庫

第4章 空間自然環(huán)境模型與數(shù)值計算

4.1 太陽位置的解析法描述

4.1.1 太陽在慣性空間的坐標(biāo)計算模型

4.1.2 太陽黃經(jīng)計算模型

4.2 恒星位置與絕對星等的計算

4.3 空間自然環(huán)境分布模式

4.4 高層中性大氣數(shù)值計算

4.4.1 MSIS2000模式

4.4.2 MET模式

4.4.3 HWM93模式

4.4.4 CIRA86模式

4.5 電離層等離子體數(shù)值計算

4.5.1 IRI2007模式

4.5.2 Chiu模式

4.6 地球基本磁場數(shù)值計算

4.6.1 IGRF模式

4.6.2 IGRF2010計算模式

4.7 地球輻射帶數(shù)值計算

4.7.1 AE8和AP8模式

4.7.2 地球輻射帶計算模型

4.7.3 由經(jīng)緯度計算磁坐標(biāo)

……

第5章 空間碎片環(huán)境模型與數(shù)值計算

第6章 航天器軌道數(shù)值計算

第7章 空間環(huán)境效應(yīng)與數(shù)值仿真

第8章 空間環(huán)境數(shù)據(jù)場的幾何建模

第9章 空間環(huán)境三維可視化引擎

第10章 空間環(huán)境可視化仿真

第11章 空間目標(biāo)及其軌道可視化仿真

第12章 基于HLA的空間環(huán)境仿真

附錄A 空間環(huán)境模式接口定義

附錄B 空間環(huán)境數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)設(shè)計

附錄C 空間環(huán)境仿真成果

參考文獻 2100433B

《空間環(huán)境建模與可視化仿真技術(shù)》遵循理論與實踐相結(jié)合的原則，采用理論分析與仿真實驗相結(jié)合的方法，系統(tǒng)闡述了空間環(huán)境仿真的相關(guān)理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用。全書共12章，主要介紹了空間環(huán)境及其建模仿真理論，空間環(huán)境數(shù)值建模與仿真，空間環(huán)境三維建模與可視化仿真和基于HLA的分布式空間環(huán)境仿真應(yīng)用。

《現(xiàn)代系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)(修訂版)》系統(tǒng)、全面地論述系統(tǒng)建模與仿真理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用，反映國內(nèi)外該領(lǐng)域的最新技術(shù)學(xué)術(shù)成果和發(fā)展趨勢。全書分為系統(tǒng)建模理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用和計算機仿真技術(shù)與應(yīng)用兩大部分。注重基礎(chǔ)理論、方法與技術(shù)論述，強調(diào)理論結(jié)合實際，內(nèi)容豐富、新穎，突出實際工程應(yīng)用是《現(xiàn)代系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)(修訂版)》的鮮明特色?！冬F(xiàn)代系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)(修訂版)》涉及航空、航天、航海、核能、機械、電子、信息、控制、交通、通信、環(huán)保、系統(tǒng)工程、經(jīng)濟、軍事和科學(xué)試驗等多個學(xué)科領(lǐng)域，主要讀者對象為高等院校理工和軍事類本科生和研究生，亦可作為科學(xué)工作者、工程技術(shù)人員及高校教師的重要參考書。

虛擬作物這本書基于三維建模與可視化技術(shù)，主要講解了虛擬作物的三維建模和可視化的基本知識、作物器官的三維建模和可視化、作物動態(tài)三維建模與可視化、作物的內(nèi)部三維建模方法，以及作物生長三維建模與可視化軟件的設(shè)計與開發(fā)方法，結(jié)合玉米和黃瓜這兩種主要作物給出了大量的算法實現(xiàn)過程實例。本書的主要研究對象，是如何利用計算機三維顯示技術(shù)實現(xiàn)作物從外部到內(nèi)部、從靜態(tài)到動態(tài)生長的整體結(jié)構(gòu)建模方法和實現(xiàn)技術(shù)。全書內(nèi)容覆蓋面廣而又具針對性，圖示及程序?qū)嵗S富，可作為從事虛擬現(xiàn)實技術(shù)、計算機圖形圖像、虛擬作物研究的大中專院校的本科生、研究生，以及科研人員和計算機軟件開發(fā)人員的參考用書。

第1章 作物三維建模與可視化的基本知識

1.1 概述

1.1.1 引言

1.1.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)及虛擬植物

1.1.3 國內(nèi)外虛擬植物的研究概況

1.1.4 小結(jié)

1.2 虛擬作物建模理論

1.2.1 植物生長建模的分類

1.2.2 主要的植物建模方法

1.2.3 各種植物建模方法的比較

1.2.4 小結(jié)

1.3 作物可視化技術(shù)

1.3.1 可視化技術(shù)的基本概念

1.3.2 圖形顯示的基礎(chǔ)理論

1.3.3 植物特性的可視化處理

1.3.4 小結(jié)

第2章 作物器官的三維建模與可視化

2.1 作物葉片靜態(tài)三維建模與可視化

2.1.1 Cardinal樣條插值

2.1.2 基于Cardinal樣條插值模型的提出

2.1.3 基于三角面片的建模

2.1.4 建模實現(xiàn)

2.1.5 基于粒子系統(tǒng)的葉片紋理構(gòu)造算法

2.1.6 小結(jié)

2.2 作物果實的幾何構(gòu)造算法

2.2.1 黃瓜果實形態(tài)模型的建立

2.2.2 玉米果實的構(gòu)造算法

2.2.3 小結(jié)

2.3 花的幾何構(gòu)造算法

2.3.1 黃瓜花的構(gòu)造

2.3.2 玉米雄穗的構(gòu)造算法

2.3.3 小結(jié)

第3章 作物動態(tài)三維建模與可視化

3.1 作物葉片的動態(tài)三維建模

3.1.1 玉米葉片形態(tài)建成過程中主要形態(tài)變化特征

3.1.2 玉米葉片三維形態(tài)的數(shù)學(xué)描述

3.1.3 玉米葉片的虛擬生長

3.1.4 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1.5 小結(jié)

3.2 作物根系動態(tài)三維建模與可視化

3.2.1 玉米根系的結(jié)構(gòu)、生長及分布

3.2.2 玉米根系動態(tài)生長的數(shù)學(xué)描述

3.2.3 基于粒子系統(tǒng)的構(gòu)建

3.2.4 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.2.5 小結(jié)

3.3 基于雙尺度自動機作物生長建模與可視化

3.3.1 雙尺度自動機模型的原理

3.3.2 基于雙尺度自動機的玉米拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建模

3.3.3 基于雙尺度自動機的黃瓜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的生成

3.3.4 小結(jié)

第4章 作物內(nèi)部三維建模方法

4.1 基于切片技術(shù)的作物內(nèi)部三維重建的研究現(xiàn)狀

4.1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

4.1.2 國內(nèi)已有的研究實例

4.1.3 國外已有的研究實例

4.1.4 各種理論算法的研究現(xiàn)狀

4.1.5 小結(jié)

4.2 作物莖切片圖像獲取及圖像處理

4.2.1 顯微圖像的獲取

4.2.2 圖像的預(yù)處理

4.2.3 輪廓提取

4.2.4 圖像配準(zhǔn)

4.2.5 小結(jié)

4.3 基于輪廓線的三維繪制

4.3.1 引言

4.3.2 輪廓插值方法

4.3.3 OpenGL及特性

4.3.4 重建用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法

4.3.5 實驗結(jié)果

4.3.6 小結(jié)

4.4 基于體素的面繪制

4.4.1 引言

4.4.2 等值面的抽取

4.4.3 MT算法

4.4.4 VTK簡介

4.4.5 借助VTK實現(xiàn)面繪制

4.4.6 小結(jié)

4.5 基于體素的直接體繪制

4.5.1 體繪制技術(shù)概述

4.5.2 常見的體繪制算法

4.5.3 光線投射算法(圖像空間序)

4.5.4 物體空間序的體繪制方法(投影體繪制)

4.5.5 Ray Casting的改進算法

4.5.6 借助VTK實現(xiàn)體繪制

4.5.7 小結(jié)

第5章 作物生長三維建模與可視化軟件的設(shè)計與開發(fā)

5.1 面向?qū)ο笏枷胱魑锷L可視化軟件的開發(fā)技術(shù)

5.1.1 引言

5.1.2 軟件的關(guān)鍵技術(shù)

5.1.3 軟件的體系結(jié)構(gòu)

5.1.4 小結(jié)

5.2 “黃瓜模擬可視化系統(tǒng)”軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

5.2.1 從軟件工程的角度進行分析和設(shè)計

5.2.2 單個器官的可視化

5.2.3 植株的可視化

5.2.4 群體漫游與動態(tài)生長

5.2.5 小結(jié)

參考文獻

……2100433B